BE344501A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   DISPOSITIFS DESTINES A AMELIORER LE FACTEUR DE PUISSANCE OU   COS#   ET LE RENDEMENT A FAIBLE CHARGE DES MOTEURS   ELECTRIQUES   
ASYNCHRONES. 



   Par Monsieur PAUL JOSEPH   LEPEBVRE   
Ingénieur- 19, rue de la Glacière - Bruxelles on a déjà proposé de nombreux systèmes permettant de relever le   cos#   ou factaur de puissance des installations   utilisant'   des appareils inductifs, soit par l'emploi de moteurs synchrones surexcités, soit par l'emploi de moteurs asynchrones synchronisés, de compensateurs de phase ou d'appareils similaires. Tous ces dispositifs empruntent au réseau une certaine énergie supplémen-   taire   utilisée pour le relèvement du facteur de puissance. 



     La présente   invention est relative à l'utilisation d'un moteur asynchrone combiné avec un dispositif permettant de faire varier l'induction suivant la charge. 



   Elle a pour but principal: 
1    L'amélioration   très importante du   cos#   ou facteur de puissance aux faibles charges. 



   2  L'amélioration du rendement aux faibles charges. 



   La fig. 1 représente des courbes comparatives de rendements, puissances,   cos#   , courants, glissements. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Les   fige 2   à 7 représentent des schémas de combinaisons divers. 



   Tous les dispositifs existant jusqu'à présent dans les moteurs, permettant de relever le   cos.cp   , ne sont établis qu'en vue d'améliorer ce facteur de puissance et non le rendement. 



  Ils ont d'ailleurs tous, comme point de départ, la création d'un flux par le rotor ou inducteur, en alimentant celui-ci par un courant continu ou alternatif,-suivant les cas, prove- nant ou d'une excitatrice ou d'un compensateur ou d'un appareil d'un type quelconque. Tous ces dispositifs empruntent, pour la création de ce champ dans le rotor ou inducteur, une énergie supplémentaire au réseau,   d'où   diminution du rendement du groupe 
Dans la disposition proposée, le rotor du moteur asynchrone est en oourt-oirouit pour la marche ot ne subit auoun changoment; il est également sujet au glissement suivant la charge, et c'est au contraire sur le stator que l'on opère. 



   L'énergie fournie au stator se compose en réalité : 1  d'une puissance wattée dont une partie est transformée en travail mécanique et dont une autre partie est transformée pour compenser les pertes dans le moteur;2  d'une énergie déwattée servant à la création du champ magnétique nécessaire au fonc- tionnement du moteur en pleine charge. 



   Or dans un moteur asynchrone normal cette énergie déwattée est à peu près constante à toutes les charges et par conséquent devient très importante   vis à   vis de la puissance   wattée   utilisée   à faible charge : qui se traduit par une diminution notable   du facteur de puissance du moteur. 



   La présente invention a pour but de proportionner, à la charge à vaincre, la puissance déwattée nécessaire au fonctionne- ment du moteur: ce qui permet d'obtenir, même avec un moteur asynchrone ordinaire, deux avantages : 1  l'amélioration du        cos.cp   ou facteur de puissance par la diminution de l'énergie déwattée absorbée 2  l'amélioration du rendement par la réduction des pertes. on démontre que le rendement, le   cos#,     la,     vitesse   d'un 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 moteur asynchrone peuvent être maintenus constants pour toutes les charges, si l'on fait varier l'induction ou la tension au stator suivant la loi de la racine carrée de la puissance développer sur l'arbre. 



   L'on peut par conséquent choisir comme valeurs Idéales du facteur de puissance et du rendement les valeurs maxima que peut donner simultanément le moteur. D'où l'on peut obtenir, 
 EMI3.1 
 pour dou taaohinas do oonotruotion normal, a1multnn6ment dea   cos.#   et des rendements voisins de 85 à   92   pour toutes les conditions de fonctionnement c.à.d. depuis les plus faibles charges, jusqu'aux charges normales et même jusqu'aux surchar- ges. 



   En conséquence ces valeurs étant très acceptables, un dispositif de relèvement supérieur ne se justifie plus ;   effet le relèvement au dessus de 90 à 95% devient plus onéreux   que l'avantage qu'il procure. 



   Un dispositif réalisant la variation continue de l'induc- tion ou de la tension suivant la charge ne se justifie pas nàces-   sairement   en pratique; les courbes de rendement et de   cos.#   étant très aplaties près des maxima, il suffit de choisir des 
 EMI3.2 
 t h1QtHI intnt1f!:l4ç1;tn.l1"OFJ pour obtenir dan rfJl1t11tn.tn très satin- faisants. 



   La fig. 1 nous donne, pour le fonctionnement d'un moteur asynchrone suivant les conditions ordinaires; en traita pleins les courbes: A de rendement en   ,   B de   cos.cp   en   ,   0 des watts 
 EMI3.3 
 absorbés,D de courant par phase, E de glissement en %! en traits mixtes les, courbes A', B', 0', D', E', lorsque l'induction varie suivant la charge: traits pointillés les courbes A", B", 0", D",   E"   obtenues lorsque le moteur fonctionne avec seulement deux inductions différentes, dont l'une pour les faibles charges l'autre pour les fortes charges. 



   Pour obtenir ces résultats dans de nouvelles constructions spécialement étudiées à cet effet l'on peut oomblner en une seule machine le moteur et le régulateur d'induction. Au con- traire lorsqu'il s'agit de machines existantes l'on peut ajouter 

 <Desc/Clms Page number 4> 

   à   cette machine un régulateur d'induction complètement séparé ou adapté sur la machine   elle-même .   



   Un exemple de réalisation   est @représenté   fig.2 où le moteur (M) est combiné avec un-transformateur (T) à variation progressive de tension par rotation suivant la charge. La commande du transformateur pouvant être obtenue, par exemple, comme on va l'expliquer pour les deux cas   suivants:   
Un second exemple de réalisation est représenté aux fige 
3 et 4 où le moteur (M) est alimenté par un'transformateur (T)      ou un autotransformatuer à tension multiple.

   Par un coupleur (0) l'on peut faire varier la tension appliquée au stator suivant la charge! a) Soit automatiquement au moyen d'un relais à action instantanée ou différée, placé sur l'alimentation du stator du moteur asynchrone et influencé directement   oupar   l'énergie absorbée ou par le courant absorbé ou par variation de vitesse (voir   fig.S)   b) soit manuellement, suivant la charge, un indi- cateur (I) constitué par un appareil wattmétrique, ampéremètrique indiquant le moment de modifier la tension suivant les charges (voir fig. 4). 



   Pour   mieux,faire   constater le moment d'effectuer le change- ment les indicateurs wattmétriques, ampéremètreiques ou autres peuvent faire apparaître un signal (S) lumineux, acoustique ou quelconque, mais déterminé, qui persiste aussi longtemps que l'on n'a pas modifié la tension dans le sens demandé par l'in- dicateur (voir fig.   5)   
Lorsqu'on prévoit l'utilisation d'un grand nombre de mo- teurs asynchrones, il n'est nullement nécessaire de prévoir pour chacun d'eux un transformateur à prises multiples pour faire varier la tension d'alimentation au moteur, un seul trans- formateur étant suffisant. Rien ne s'oppose non plus à ce que ce transformateur soit précisément le transformateur général de l'installation. 



   D'autres'dispositions peuvent aussi être réalisées notam- ment les suivantes : 
Puisque la plupart des moteurs asynchrones portent une 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 boite de raccordement avec six bornes afin de réaliser le cou- plage en triangle ou en étoile, ce qui, en d'autres termes, permet au   mo'teur   de fonctionner sur réseaux dont les tensions entre phases sont dans le rapport   #3.   Si nous supposons, par   @   exemple, un moteur dont le couplage normal est celui triangle pour la tension du réseau, il est possible, au moyen d'un com- mutateur, de passer au couplage étoile pour les faibles charges, le moteur restant alimenté toujours par la même tension du réseau. 



   Rien ne s'oppose également à ce que le moteur porte un nombre quelconque de bornes permettant de grouper différemment, soit les phases entr'elles, soit les bobines constituant une même phase. Cette modification de couplage peut être obtenue comme nous venons de l'expliquer pour le cas précédent soit automatiquement par un relais (R) (voir   fig*6)   soit semi-auto- matiquement par commande mécanique, le moment d'effectuer le changement de couplage étant indiqué par un appareil wattmétri- que, ampéremétrqieu tachymétrique ou autre.

   Ces appareils pou- vant à leur tour mettre en action des signaux (S) avertisseurs quelconques comme expliqué pour le cas précédent (voir   fig.7)   
Dans le cas où l'on utilise un stator à sorties multiples .des bobines constituant les enroulements, l'on peut les grouper également en série ou en parallèle (cas particulier de moteurs monophasés) par un coupleur, afin de resserer les écarts des tensions et obtenir ainsi une variation plus régulière de la tension. Le coupleur étant commandé comme on vient de l'expli- quer pour les cas précédente, rien n'empêche également de oombi- ner, en marne temps qu'une variation de tension par couplage, une variation intermédiaire par transformateur afin d'obtenir plus économiquement une gamme de tensions plus progressives. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. @ REVENDICATIONS 1 - Combinaison d'un moteur asynchrone et d'un dispositif automatique ou semi-automatique permettant de modifier l'induo- tion, ou la tension appliquée par phase ou par élément de phase suivant la charge que doit développer le moteur asynchrone. <Desc/Clms Page number 6>

   2 - Combinaison comme en 1 dans laquelle la modification de la tension ou de l'induction s'opère instantanément ou après un temps limité suivant les variations positives ou négatives @ .de la charge.

   3 - Combinaison comme en 1,2 dans laquelle le moteur et le dispositif opérant le changement d'induction ou de tension font partie d'un même ensemble ou sont indépendants.

   4 - Combinaison comme en 1,2,3 dans laquelle la variation de tension ou d'induction du moteur asynchrone est obtenue par un transformateur à variation progressive de tension par dépla- cement des bobinages l'un par rapport à l'autre, suivant la charge, automatiquement ou non. EMI6.1

   6 ccmb1n1.on ootntae on X,I3,S dans laquelle la variation de tension ou d'induction au moteur est obtenue par un trans- formateur ou autotransformateur à prises multiples et suivant la charge soit automatiquement ou non.

   6 - Combinaison comme en 1,2,3,5 dans laquelle la variation de tension ou d'induction est obtenue par un transformateur ou autotransformateur pouvant alimenter une série de moteurs dont une partie seulement ou toute la série peut être utilisée; ce transformateur ne devant pas nécessairement être employé uni- quement à l'alimentation de ces moteurs.

   7 - Combinaison comme en 1,2,3 dans laquelle la variation de tension ou d'induction est obtenue par un couplage différent des bobines constituant une même phase ou par un couplage dif- férent des phases entr'elles au stator suivant la charge, auto- matiquement eu non.

   8 - Combinaison comme en 1,2,3,4,5,6,7, dans laquelle la variation de tension ou d'induction est obtenue à la fois par transformateur et couplage différent des phases entr'elles.

   9 - Combinaison comme en 1,2,3,5,6,7,8 dans laquelle un contacteur automatique réalise la variation de tension par phase ou par bobine d'une même phase suivant la variation de charge que doit développer le moteur. EMI6.2

   10 - Combinaison comme en l,2,3,4,5i6,7,SJ dans laquelle le <Desc/Clms Page number 7> mécanisme de commande du transformateur à variation de ten- sion progressive ou le mécanisme de commande du contacteur est commandé par un relais intermédiaire influencé suivant la charge 'que doit développer le moteur soit par variation 1 ) du courant traversant le stator 2 ) de la puissance ab- sorbée au stator '5 ) de la vitesse du rotor.

   11 - Combinaison comme en 1,2,3,4,5,6,7,8 dans laquelle l'appareil permettant de faire varier la tension au stator, soit transformateur soit oontacteur, est commandé par un mé- canisme indépendant non automatiquement et suivant la charge, un appareil ampéremétrique, attmétrique ou tachymétrique indiquant le moment et le sens dans lequel il faut modifier la tension suivant les variations de charge .

   12 - Combinaison comme en 1,2,3,4,5,6,7,8,11 dans laquel- le les appareils ampéremétriques, wattmétriques, ou tachymé- triques sont mis en liaison avec un avertisseur lumineux, auditif, ou autre, fonctionnant et indiquant le moment et dans quel sens il convient d'effectuer un changement de ten- sion, le signal pouvant subsister aussi longtemps que le chan- gement n'a pas été exécuté dans le sens voulu et aussi long- temps que la charge se maintient au dessus ou en dessous de cette valeur qui a mis l'appareil en fonction.